第10章PCB自动布局和布线

Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.1根据原理图创建网络表10.2电路板的规划10.2.1确定电路板的工作层10.2.2在机械层确定电路板的物理边界10.2.3在禁止布线层确定电路板的电气边界10.2.4使用向导生成电路板10.3PCB元件库10.3.1PCB元件库与SCH元件库的区别10.3.2装载PCB元件库第10章印刷电路板的自动布局与自动布线Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.4装入网络表和元件10.4.1直接装入网络表文件10.4.2利用同步器装入网络表和元件10.5元件的自动布局10.5.1设置自动布局的有关参数10.5.2设置布局设计规则10.5.3手工定位元件10.5.4自动布局10.5.5网络密度分析Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.5.6手工调整元件布局10.6自动布线10.6.1规则的适用范围10.6.2设置自动布线规则10.6.3保护预布线10.6.4运行自动布线10.6.5生成测试点（Testpoint）10.6.6DRC校验10.7手工调整布线Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.7.1调整布线10.7.2添加电源/地的输入端与信号的输出端10.7.3电源线/接地线的加宽10.7.4文字标注的调整与添加10.7.5放置螺丝孔10.7.6单层显示10.8PCB的3D预览功能10.9创建项目元件封装库Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线本章重点：1自动布局和自动布线的规则设置2自动布局和自动布线的基本方法3手工调整布线的方法4加宽电源线和地线的几种方法5印刷电路板图的单层显示6创建PCB项目元件封装库Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.1根据原理图创建网络表本章以图10.1所示电路为例，介绍印刷电路板自动布局和自动布线的方法。图10.1电路原理图Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.2电路板的规划10.2.1确定电路板的工作层因为采用双层板，一般应具有如下的工作层：顶层（TopLayer）：放置元件并布线。底层（BottomLayer）：布线并进行焊接。顶层丝印层（TopOverlay）：放置元件的轮廓、标注及一些说明文字。多层（MultiLayer）：用于显示焊盘和过孔。新建一个设计数据库，命名为scb.ddb。在其Document文件夹下，建立名称为scb.sch的电路原理图文件，绘制图10.1所示电路原理图。在原理图编辑器下，选择菜单命令Design|CreateNetlist，用来生成网络表文件，网络表文件的默认名称为scb.net。Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线机械层4（Mechanical4）：用于确定电路板的物理边界,也就是电路板的边框。禁止布线层（KeepOutLayer）：用于确定电路板的电气边界。10.2.2在机械层确定电路板的物理边界1.创建机械层执行菜单命令Design|MechanicalLayers，在弹出的对话框中，选取Mechanical4（机械层4），层的名称采用默认值，并选取Visible（可见）和DisplayInSingleLayerMode（单层显示时在各层显示）两个复选框。创建机械层后，在PCB文件工作窗口的下方出现Mechanical4标签。2.确定电路板的物理边界电路板的物理尺寸为长1800mil，高1500mil。在机械层4绘制电路板的物理边界。Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线物理边界四个顶点的坐标值为：（0，0）、（1800，0）、（1800，1500）和（0，1500）。绘制好的电路板物理边界如图10.3所示。图10.3绘制电路板的物理边界Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.2.3在禁止布线层确定电路板的电气边界电路板的电气边界，是指在电路板上设置的元件布局和布线的范围。电气边界一般定义在禁止布线层上。电路板的电气边界可以稍大于物理边界，如电气边界距离物理边界50mil。把当前层切换为KeepOutLayer，绘制电气边界。物理边界电气边界图10.4绘制电路板的电气边界Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.2.4使用向导生成电路板①执行File|New命令，在弹出的对话框中选择Wizards选项卡，如图10.5所示。图10.5新建PCB文件的Wizards选项卡Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线②选择PrintCircuitBoardWizard（印刷电路板向导）图标，单击OK按钮，将弹出如图10.6所示的对话框。图10.6电路板向导Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线③单击Next按钮，将弹出如图10.7所示的选择预定义标准板对话框。在列表框中可以选择系统已经预先定义好的板卡类型。如选择CustomMadeBoard，则设计作者自行定义电路板的尺寸等参数。图10.7选择电路板模板Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线④选择CustomMadeBoard项，单击Next按钮，系统弹出设定电路板相关参数的对话框，如图10.8（a）所示。电路板的宽度电路板的高度电路板的形状为矩形电路板的形状为圆形自定义电路板形状电气边界所在层物理边界和尺寸标注所在层电路板边界走线宽度尺寸标注宽度物理边界与电气边界的距离是否显示标题栏是否显示刻度尺是否显示图例字符是否显示尺寸标注是否在电路板四个角开口是否在电路板内部开口图10.8（a）自定义电路板的参数设置Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线设置完成后，系统将弹出几个有关电路板尺寸参数设置的对话框，对所定义的电路板的形状、尺寸加以确认或修改，如图10.8（b）和10.8（c）所示。图10.8（b）对电路板的边框尺寸进行设置图10.8（c）对电路板的四个角的开口尺寸进行设置Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线如果在图10.8中的TitleBlock项被选中，系统将弹出如图10.9所示的对话框。设计名称公司名称电路板编号第一设计者联系电话第二设计者联系电话图10.9输入标题块中的有关信息Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线⑤单击Next按钮，将弹出如图10.10所示对话框，可设置信号层的数量和类型，以及电源/接地层的数目。各项含义如下：图10.10设置信号层的层数及类型等参数TwoLayer-PlatedThroughHole：两个信号层，过孔电镀。TwoLayer-NonPlated：两个信号层，过孔不电镀。FourLayer：4层板。SixLayer：6层板。EightLayer：8层板。SpecifythenumberofPower/Groundplatesthatwillbeusedinadditiontothelayersabove：选取内部电源/接地层的数目，包括Two（两个内部层）、Four（四个内部层）和None（无内层）。Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线⑥单击Next按钮，将弹出如图10.11所示的对话框，可设置过孔的类型（穿透式过孔、盲过孔和隐藏过孔）。对于双层板，只能使用穿透式过孔。图10.11设置过孔类型Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线⑦单击Next按钮，将弹出如图10.12（a）所示的对话框，可设置将要使用的布线技术；针脚式元件和表面粘贴式元件哪一个较多。如选择表面粘贴式元件（Surface-mountcomponents），还要设置元件是否在电路板的两面放置，如图10.12（a）所示；如选择针脚式元件（Through-holecomponents），还要设置在两个焊盘之间穿过导线的数目，如图10.12（b）所示，有OneTrack、TwoTrack和ThreeTrack三个选项。图10.12（a）选择表面粘贴式元件时的设置图10.12（b）选择针脚式元件时的设置Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线⑧单击Next按钮，将弹出如图10.13所示的对话框，可设置最小的导线宽度、最小的过孔尺寸和相邻走线的最小间距。这些参数都会作为自动布线的参考数据。设置参数如下：图10.13设置最小的尺寸限制MinimumTrackSize：设置最小的导线尺寸。MinimumViaWidth：设置最小的过孔外径直径。MinimumViaHoleSize：设置过孔的内径直径。MinimumClearance：设置相邻走线的最小间距。Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线⑨单击Next按钮，弹出是否作为模板保存的对话框，如图10.14所示。如果选择此项，再输入模板名称和模板的文字描述。图10.14保存为模板文件Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线⑩单击Next按钮，弹出完成对话框，单击Finish按钮结束生成电路板的过程，如图10.15所示，该电路板已经规划完完毕。电路板边界图例字符标题栏刻度尺标注尺寸图10.15利用向导生成的PCBProtel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线10.3PCB元件库10.3.1PCB元件库与SCH元件库的区别1．概念上的区别在SCH元件库中的元件是对应实际元件的电气符号，在原理图中采用，可以称之为SCH元件；而PCB元件库中的元件是实际元件的封装，在电路板图中采用，可以称之为PCB元件。在Protel99SE中，SCH元件和PCB元件分属于两个不同软件功能的元件库。2．元件引脚编号的区别①二极管元件：其SCH元件与PCB元件的引脚编号是不同的，如图10.16所示。图10.16二极管的SCH元件与PCB元件Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线②三极管元件：以NPN型三极管为例，如图10.17所示。引脚编号123123123对应极BCEEBCEBC（a）(b)(c)图10.17三极管的SCH元件与PCB元件在图10.17中，可以看出三极管的SCH元件与PCB元件的引脚编号是相同的，但它们的引脚对应极的名称却存在差异。Protel99SE---黄飞PCB自动布局与布线广西工业职业技术学院第10章PCB自动布局与布线③电位器元件：如图10.18所示。从图中可以看出，电位器的SCH元件的中间抽头的引脚编号为3，与其PCB元件之间有差异。(a)(b)图10.18电位器的SCH元件和PCB元件10.3.2装载PCB元件库这里，我们加载系统下的\Libr